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高温热泵技术具有较高的温度提升能力,可为工业过程提供高温度品质的热量需求,具有广阔的应用前景。若能提高热泵输热温度上限,意味着能满足更多过程和更多领域的供热需求,不仅能够减少能源的消耗,亦能提高能源的利用率,而寻找性能优良的工质则是实现该目的重要途径。本文开发了一套工质理论循环计算交互式程序,可用来对工质进行初步筛选。使用时只需输入混合工质的名称、配比、蒸发和冷凝温度,则混合物的摩尔质量、临界温度和压力等基本物性参数及输入功率、排气温度、COP等循环计算结果可直接得出。就15种高温工质在蒸发温度80℃,冷凝温度140℃的工况下筛选出HFC365mfc、HFC245ca、HFC245fa及HFO1233zd(E)四种工质,将其组成5种二元混合工质,探究在拟定的高温工况下不同配比时的热力学性质。结果表明HFO1233zd(E)/HFC365mfc与HFO1233zd(E)/HFC245ca可适用于更高温度工况;HFC245fa/HFC245ca、HFC245fa/HFC365mfc中,HFC245fa的质量分数应在0.6~0.8之间;HFC245fa/HFO1233zd(E)中,HFC245fa的质量分数应在0.5~0.7之间。最后,提出一种各方面性能良好的新型工质BY-5。设计并搭建高温热泵实验台,以HCFC22为工质在常规空调工况下进行调试运行。以课题组前期研发的BY-3为循环工质,探究了不同低温侧水流量、高温侧水流量、低温侧进水温度、高温侧出水温度及膨胀阀开度对系统制热量、输入功率及COP等性能的影响。利用自主研发出的二元混合工质BY-5,使最高出水温度突破130℃,COP达到2.76。通过实验台进行改造,探究了四通换向阀对系统COP的影响。建立高温介质分子模型,使用COSMO-RS对工质的饱和蒸气压、沸点及气液相平衡进行了预测,并与文献实验值及REFPROP软件计算值进行对比。结果表明饱和蒸气压预测值与实验值达到良好的一致性;工质HFC245fa与HFC365mfc的沸点预测值在低压区间较为精确,HFO1233zd(E)在高压区较为精确,HFC245ca在1.7~2.3MPa的压力区间内较为精确;二元混合物HFC134a+HC290及HFC245fa+HC600的气液相平衡预测值与实验值的变化趋势相同,在温度较低时与实验值有良好的一致性。